накладной кругломер

Формула изобретения

1. Накладной кругломер, содержащий корпус-скобу с измерительным датчиком и симметрично расположенные относительно датчика многоступенчатые самоустанавливающиеся опоры, каждая ступень которых выполнена из упругих шарниров и балансиров, причем каждый упругий шарнир сформирован в виде упругой перемычки между балансирами первой и второй ступени, на концах упругих шарниров каждой ступени сформированы балансиры, имеющие возможность совершать качательные движения, отличающийся тем, что каждый балансир последней ступени снабжен двумя вставками со сферической поверхностью, расположенными симметрично относительно упругих шарниров.

2. Кругломер по п.1, отличающийся тем, что вставки со сферической поверхностью выполнены в виде шариков из износостойкого материала с низким коэффициентом трения.

3. Кругломер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что величина диаметра шарика зависит от величины диаметра измеряемой детали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в метрологических устройствах для измерения ошибок профиля, включая измерение отклонения от круглости.

Известно приспособление для контроля круглости (SU №295011, 02.01.67, G 01 B 5/20). Оно содержит корпус с прецизионным шпиндельным узлом, состоящим из гильзы и шпинделя, механизм тонкого центрирования шпинделя, индикатор, щуп которого расположен на нижнем конце шпинделя, причем корпус снабжен трехкулачковым механизмом для установки и закрепления приспособления на проверяемой детали. Результаты контроля круглости не отличаются достоверностью из-за наличия установочных погрешностей.

Известны способ и устройство для измерения некруглостей (US №3942253, 03.05.74, G 05 В 5/20). Устройство содержит измеритель линейных перемещений, радиальные базирующие опоры, которые выполнены в виде многоступенчатых самоустанавливающихся балансиров, расположенных симметрично относительно измерителя линейных перемещений. Для измерения некруглости различных диаметров контролируемых деталей необходимо каждый раз проводить измерительные и установочные операции по технологической перенастройке балансиров, охватывающих диаметр.

Известен накладной кругломер (RU №2134404, 19.10.98, G 01 В 5/20). Он содержит корпус с измерительным датчиком и симметрично расположенные относительно датчика многоступенчатые самоустанавливающиеся опоры в виде балансиров и ползунов. Направляющие корпуса и балансиры каждой ступени снабжены измерительными линейками с ползунами, которые имеют возможность перемещения вдоль последних. Корпус установлен на рычаге, связанным шарнирно со стойкой.

К недостаткам описанных выше кругломеров можно отнести необходимость точной регулировки положения опор на измерительных линейках относительно измеряемой детали. Кроме того, наличие узлов с осями вращения снижает надежность и точность всего устройства.

Известен накладной кругломер, который свободен от описанных выше недостатков (RU №2196959, G 01 В 5/20, 2001). Он содержит корпус с измерительным датчиком и симметрично расположенные относительно датчика многоступенчатые самоустанавливающиеся опоры. Корпус и опоры могут быть выполнены в виде единого целого из единой заготовки материала. Корпус представляет собой скобу, охватывающую измеряемую деталь, на плечах скобы сформированы многоступенчатые самоустанавливающиеся опоры, каждая ступень которых выполнена из упругих шарниров и балансиров, причем каждый упругий шарнир сформирован в виде упругой перемычки. Балансиры установлены с возможностью совершения качательных движений. Балансиры последней ступени снабжены твердосплавными износостойкими прокладками. К недостаткам такой конструкции можно отнести то, что контакт поверхности балансиров последней ступени и измеряемой детали осуществляется по линиям, что снижает достоверность и точность измерения.

Задачи, на решение которых направлено изобретение, состоят в повышении точности контроля измерения некруглости детали, повышении ремонтопригодности.

Поставленные задачи решены следующим образом. Накладной кругломер содержит корпус-скобу с измерительным датчиком и симметрично расположенные относительно датчика многоступенчатые самоустанавливающиеся опоры, каждая ступень которых выполнена из упругих шарниров и балансиров, причем каждый упругий шарнир сформирован в виде упругой перемычки между балансирами первой и второй ступеней, на концах упругих шарниров каждой ступени сформированы балансиры, имеющие возможность совершать качательные движения, и отличается кругломер тем, что каждый балансир последней ступени снабжен двумя вставками со сферической поверхностью, расположенными симметрично относительно упругих шарниров.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид кругломера.

Корпус кругломера, упругие шарниры, балансиры выполнены в виде единого целого из единой заготовки материала и представляют собой единую монолитную деталь. Накладной кругломер содержит корпус 1, в котором установлен датчик 2 с измерительным наконечником 3. В корпус 1 встроена система многоступенчатых самоустанавливающихся опор, охватывающих контролируемое изделие и расположенных симметрично относительно датчика. Каждая ступень состоит из симметрично расположенных относительно вертикальной оси корпуса упругих шарниров и балансиров.

На чертеже приведен пример конструкции кругломера с двухступенчатыми опорами. Корпус кругломера 1 выполнен в виде скобы, охватывающей измеряемую деталь 4. На плечах скобы симметрично расположены два упругих шарнира первой ступени 5. Каждый упругий шарнир 5 сформирован в виде упругой перемычки между скобой и балансиром первой ступени 6. На концах упомянутых упругих шарниров 5 сформированы балансиры первой ступени 6. Балансиры 6 имеют возможность совершать качательные движения и представляют собой коромысла, на плечах которых расположены упругие шарниры второй ступени 7. Каждый упругий шарнир 7 сформирован в виде упругой перемычки между балансирами первой ступени 6 и балансирами второй ступени 8 (башмаками). Балансиры 8 имеют возможность совершать качательные движения. Оси качания упругих шарниров 5 и 7 параллельны оси измеряемой детали. Угол поворота балансиров первой и второй ступеней ограничен упорами, которые предохраняют упругие шарниры от поломки. Каждый балансир последней ступени снабжен двумя вставками со сферической поверхностью 9 (приведена конструкция с шариками). Шарики 9 расположены симметрично относительно упругих шарниров 7. При проведении измерений контакт шариков с деталью осуществляется в точке. Шарики 9 могут быть установлены в балансиры 8 с помощью известных способов, например вклеены, вставлены методом клеммного зажима, и могут быть легко заменены в случае необходимости, что повышает ремонтопригодность кругломера. Шарики изготовлены из износостойкого материала с низким коэффициентом трения, например твердосплавных материалов, искусственных сапфиров. Диаметр шарика зависит от диаметра измеряемой детали - чем больше диаметр измеряемой детали, тем больше диаметр шарика. В отличие от прототипа при точечном контакте снижается возможность попадания загрязнений между шариками и поверхностью изделия, что положительно влияет на стабильность работы и точность.

Для проведения измерений корпус кругломера опускают на контролируемую поверхность вращающейся детали и он под действием веса прижимается к ней самоустанавливающимися опорами. Затем проводят грубую и точную настройку измерительного датчика, приводят деталь во вращение и начинают измерения.

Многоступенчатые опоры совершают качательные движения относительно осей упругих шарниров 5, 7 и обеспечивают постоянный контакт сферической поверхности с контролируемой поверхностью детали. Система опор, имеющая несколько степеней свободы в плоскости измеряемого профиля, обеспечивает постоянное слежение измерительного датчика за поверхностью контролируемой детали. При этом нестабильность положения точки О - центра средней окружности контролируемого профиля детали - не влияет на показания измерительного датчика, фиксирующего крутость опорного сечения вращающейся детали.

Система многоступенчатых самоустанавливающихся опор при взаимодействии с поверхностью вращающейся детали стабилизирует положение центра средней окружности контролируемого профиля детали (точка О) относительно измерительного датчика. При этом линейные перемещения наконечника датчика зафиксируют отклонения контролируемого профиля от окружности.

Предлагаемая конструкция накладного кругломера позволяет измерять детали любой длины, однако имеет ограничения по диапазону измеряемых диаметров. Так как конструкция проста и экономична в изготовлении, то указанные ограничения можно компенсировать изготовлением наборов кругломеров, которые предназначены для измерения определенного ряда размеров контролируемых диаметров.

Предлагаемое изобретение найдет применение в тех областях техники, где требуется решать задачи измерения круглости сечений валов, а также измерять конусность или бочкообразность.